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10MN(6MN-4MN)板材拉深液压机本体结构设计

[摘要]:液压机的制造与使用常常标志一个国家的工业水平，它不仅仅是重工业建设的工具，也是国防工业中一种重要生产设备。近年来，随着我国制造业的飞速发展,特别是基础装备制造业的蓬勃发展，液压机的使用进入了一个新的发展历程。根据设计题目及任务的要求，本文介绍了板材拉深液压机本体结构的设计过程。板材拉深液压机为双动液压机，活动横梁由拉伸滑块和压边滑块组成，主要用于薄板拉伸、弯曲、成形等工艺，也可用于塑料压制、冷挤弯曲、成型校正及压装等工作。拉伸滑块主要用于板材的拉深、冲孔、落料等，压边滑块主要为成形过程中提供所需的压边载荷。

关键词：机械设计；板材拉深；液压机；本体结构

1. 前言

锻压设备是一种重要的生产工具,广泛应用于国民经济各个领域。液压机作为锻压机械的一种,具有功率大,精度高,规格多的特点。^[1]随着制造业的发展,大型精密拉深件制品的需求快速提高,不仅要求其制造装备的数量大幅增长,而且对其精度、生产效率、自动化程度提出了更高的要求。同时,拉深件制品的品种越来越多,生产批量越来越小,为了适应拉深件制品的高精度、高效率、多品种、小批量的要求,世界各国都在研制新型拉深设备,液压机由于其众多的优点,理所当然地成为了最为理想的成形设备。特别是当液压机系统实现具有对压力、行程速度单独调整功能后,不仅能够实现对复杂工件以及不对称工件的加工,而且,实现了极低的废品率。这种加工方式还适合于长行程、难成形以及高强度的材料的加工。可变的动力组合、短的加工时间、根据工件长度的简易的压力行程调整,这与机械加工系统相比,具有较大的优越性。因此,液压机特别是高性能液压机的技术步已成为装备制造业发展的一个重要环节。

液压机是利用液压传动^[2]技术进行压力加工的设备,是制品成型生产中应用最广的设备之一。与其他压力机相比,它具有压力和速度可在大范围内无级调整,可在任意位置输出全部功率和保持所需压力、结构布置灵活,各执行机构可很方便地达到所希望的动作配合等优点。因此,液压机在我国国民经济的各行各业,尤其是塑性加工领域得到了日益广泛的应用。影响液压机质量的因素很多,其中液压机的设计水平是非常关键的一个因素。液压机设计的重点是机架设计,这是由于机架的受力和结构特点而决定的。液压机机身是液压机的重要组成部分,其重量约占整机重量的以上,液压机本体的设计水平,对液压机的制造成本、技术性能和使用寿命有着决定性的影响。

近年来,随着成形设备和相关控制技术的发展,以流体为传力介质的板材液压成形技术在国内外迅速发展起来,广泛应用于汽车制造业,并且开始在许多其它工业领域引起人们的重视,应用前景十分广阔。板材液压成形采用液体作为传力介质代替刚性凸模或凹模传递载荷,使坯料在传力介质压力作用下贴靠凸模或凹模以实现金属板材零件的成形,研究对象涉及筒形件、盒形件、复杂曲面零件及覆盖件等。板材液压成形属于特种成形工艺,与传统板材成形加工相比,液压成形技术具有以下特点及优点:模具成本低,生产准备周期短,产品质量高,中间工序少,材料利用率高,适于成形复杂形状的零件。基于此工艺,日本、德国、瑞典等国家推出了板材液压成形专用设备，但其造价高,推广普及十分困难。研制实用性强、技术更加完善、生产效率更高的液压成形装备是解决这一问题的关键^[3]。

采用通用充液拉深模架及普通单动液压机实现液压成形工艺非常适用于国内老型号液压机的改造,对于板材成形领域里的先进加工工艺——液压成形工艺的普及起到了推进作用,目前在国内已被科研机构和生产厂家所采用。^[3]20世纪末期我国用于金属薄板冲压的双动液压机通过消化吸收国外同类设备的先进技术,以及自我创新,使我国的双动液压机达到世界20世纪90年代中期先进水平,具有广泛的工艺适用性和较高的工作精度:滑块和液压垫均采用四角八面可调的导轨精密导向;工作台采用可移动和顶杆托板结构;电气采用工业控制计算机和PLC可编程序控制器、触摸屏、磁栅尺、编码器等光电传感控制技术;液压系统采用闭环比例伺服控制技术,压边滑块四角化比例调压,通过压力和位移传感器可对滑块的压力、速度和位置进行连续检测和控制;压力、速度、位移可数显数控,并可储存数十套冲压工艺参数及显示压机主要故障。先进技术的采用大大提高了压机自动化程度,双动液压机为板料液压成形装备的研制提供了良好的开发平台,在此基础上开发液压成型装备具有很强的现实意义。

1. 研究概况

2．1锻造液压机的特点

现阶段，锻造液压机主要特点如下^[5]。1）模锻液压机和自由锻液压机数量占比居世界首位。2）锻造液压机规格、数量、种类等较为合理。自由锻液压机朝着系列发展；国内锻造液压机种类日渐完善，更改了传统单一模锻情况。3）国产程度进一步提升，在建与建成锻造液压机设备大部分为进口产品，某公司建造的重量达200MN的锻造液压机是由国外制造设计的，剩余建成锻造液压机则是由国内自主生产的，这表明国内设计制造锻造液压机的水平已经趋于世界前列。4）自由锻液压机主要使用上推式油缸结构与三梁四柱全预应力框架；模锻液压机具有较多结构型式：像常见的板框式结构、预应力框架结构、钢丝缠绕框架结构。5）液压系统主要使用油控系统。除了150MN重自由锻液压机中使用的为蓄泵式传动水控系统，剩余的都使用油泵直传与油控系统两种。6）液压系统介质压力逐渐由高压朝着超高压等方向不断发展，一些已经达到63MPa。7）锻造力逐渐朝着极限方向发展，目前最大的自由锻液压机规模已经超过1000MN。8）锻造操作机械化程度越来越高。

2．2国内锻造液压机的现状